(57)【要約】【課題】  画像形成装置に使用される感光ドラムの振動起因の画像不良を防止し、画像品質を向上させる。【解決手段】  静電潜像が形成されるシリンダ１０１と、シリンダ１０１の内部に配設された発熱体１０５と、発熱体１０５を制御する制御基板１０６と、シリンダ１０１の回転軸方向両端にわたって設けられ、制御基板１０６を保持するステイ部材１０４、を備えた画像形成装置に用いられる感光ドラムにおいて、ステイ部材１０４の、シリンダ１０１の回転軸線に対して略垂直方向における断面を、中空とした。【選択図】  図１
2007025610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成されるシリンダと、
前記シリンダの内部に配設された発熱体と、
前記発熱体を制御する制御手段と、
前記シリンダの回転軸方向両端にわたって設けられ、前記制御手段を保持するステイ部材と、
を備え、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に用いられる感光ドラムにおいて、
前記シリンダの回転軸線に対して略垂直方向における、前記ステイ部材の断面は、中空形状であることを特徴とする感光ドラム。
【請求項２】
前記ステイ部材の、前記シリンダの回転軸線に対して略垂直方向における断面が、断面の重心を中心に３６０度未満回転させたとき、少なくとも１回は回転前の形状と略同一形状となることを特徴とする請求項１に記載の感光ドラム。
【請求項３】
前記シリンダの回転軸方向両端でそれぞれ前記ステイ部材を締結する締結部を備え、
前記締結部は、前記ステイ部材の、前記シリンダの回転軸線に対して略垂直方向における断面の重心と、前記シリンダの回転軸の中心とが略一致するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の感光ドラム。
【請求項４】
前記締結部は、前記シリンダの回転軸線を中心とした同一円上に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の感光ドラム。
【請求項５】
前記締結部は、前記シリンダの回転軸方向の一端側および他端側に各々３箇所以上設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の感光ドラム。
【請求項６】
前記シリンダの回転軸方向の一端側および他端側において、前記締結部を結んだ線分が略正多角形を形成し、
前記ステイ部材の、前記シリンダの回転軸線に対して略垂直方向における断面の重心と、前記締結部を結んだ線分が形成する図形の重心とが略一致することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の感光ドラム。
【請求項７】
前記締結部は、
前記シリンダの回転軸方向の一端および他端に各々２箇所設けられ、かつ、
前記２箇所の締結部を結んだ直線方向が、前記ステイ部材が最小振動数で振動を発生する方向と略一致するように設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の感光ドラム。
【請求項８】
前記ステイ部材は、前記シリンダの回転軸方向両端にわたって設けられる第１部材と、前記第１部材に支持固定され前記発熱体の前記制御手段を保持する第２部材とを備え、
前記第２部材は、前記ステイ部材が振動を発生する場合に前記第１部材の変位勾配に差が生じる位置で、前記第１部材に支持固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の感光ドラム。
【請求項９】
前記第２部材は、前記第１部材の軸方向寸法の中心位置が中心となるような２箇所で、前記第１部材に支持固定されていることを特徴とする請求項８に記載の感光ドラム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の感光ドラムを少なくとも１つ備え、記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置に関するもので、特に、該画像形成装置に具備される感光ドラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用する画像形成装置において、像担持体として感光ドラムが広く用いられている。感光ドラムはアルミニウムなどの導体で形成されたシリンダを備えており、シリンダの外周面には感光層が成膜される。
【０００３】
この感光ドラムは、感光ドラムの長手方向（軸方向）の両端部に設けられた軸受によって、感光ドラムを回転駆動させる駆動軸の中心と感光ドラムの中心軸線とが一致するように支持されている。そして、感光ドラムに駆動力が伝達されると、感光ドラムのシリンダの表面が等速で回転駆動される。
【０００４】
このような感光ドラムの感光層としては、有機感光層やアモルファスシリコン層等がよく用いられている。しかし、アモルファスシリコン層を持つ感光ドラム（以下、「ａ−Ｓｉ感光ドラム」と称する。）は、光の感度が高く、高画質な画像の出力が可能であるため、近年ではａ−Ｓｉ感光ドラムを搭載した画像形成装置が増えてきている。
【０００５】
一方で、ａ−Ｓｉ層は温度による感度の変動が大きいため、ａ−Ｓｉ感光ドラムの内部には、ａ−Ｓｉ層の温度を一定に保ち、感度をより安定させるために発熱体が配設される。これにより、使用環境や使用状況に拘らず常に高精細な画像を出力することを可能にしている。
【０００６】
また、ａ−Ｓｉ感光ドラムは、表面硬度が高いことや繰返し使用してもほとんど劣化が認められないことから、高速で画像を出力することが可能な大型の画像形成装置に用いられる。１つの感光ドラムに複数色のトナー像を重ねる構成の画像形成装置に用いられる感光ドラムは、外径が大きい。そして前記感光ドラムは、長手方向全域に渡って正確に駆動力を伝達し、両端部の相対的な回転を生じさせないようにする必要がある。そのため、感光ドラム両端の間にステイ部材を挟み込み、ボルトやビス等で感光ドラムの長手方向の両端とステイ部材とを固定する構成が多く採用されている。そして、上述した発熱体を備えた感光ドラムでは、発熱体の制御基板をステイ部材上に保持させる構成もある。
【０００７】
図１６は従来例として、電子写真複写機に用いられているステイ部材を有する感光ドラムの構成である。そして、図１７はステイ部材の断面、図１８は感光ドラムが画像形成装置に取り付けられたときの状態である。また、図１９，図２０は図１８における感光ドラムの長手方向の両端部の詳細図を示している。
【０００８】
図１６，１７，１８，１９，２０において、シリンダ１００１はアルミニウム母材からなる。そして、シリンダ１００１の外周表面には感光層としてアモルファスシリコンが成膜されている。シリンダ１００１の両端部には、前フランジ１００２、後フランジ１００３が嵌合されている。そして、前フランジ１００２と後フランジ１００３との間に板厚１．６ｍｍの鋼板を加工した部材により形成されたステイ部材１００４を挟み込んでいる。そして、前フランジ１００２と後フランジ１００３との相対的な回転が生じないよう、ステイ部材１００４と前フランジ１００２と後フランジ１００３とは２箇所をビスにより固定される。感光ドラム１０１０の内周面には発熱体１００５が巻かれており、発熱体１００５の制御基板１００６は保持部材１００７により支持され、保持部材１００７をステイ部材１００４に取り付けることによって保持される。
【０００９】
感光ドラム１０１０の中心を画像形成装置本体に回動自在に取り付けられた駆動軸１０３１で貫通させ、後フランジ１００３に圧入された軸受１０２５の外周面１０２５ｂを後側板１０３３と嵌合させている。そして、駆動軸１０３１の先端付近１０３１ｂと前フランジ１００２の内周面を嵌合させる。それにより、感光ドラムは駆動軸１０３１の中心と感光ドラムの中心軸線とが一致するように支持される。また、軸受１０３４の内周面１０３４ａを前フランジ１００２の軸部と、外周面１０３４ａを前側板１０３２と嵌合させている。そして、駆動軸１０３１の先端と感光ドラム１０１０の前フランジ１００２に設けられた不図示の溝部に、押え部材１０３５を取り付けている。そして、押え部材１０３５と駆動軸１０３１とがビス１０３６により締結され、感光ドラム１０１０は所定の位置に取り付けられる。
【００１０】
上記感光ドラム１０１０には、画像形成装置内で発生する振動や衝撃力が外部入力として働き、感光ドラム１０１０は振動する。感光ドラム１０１０が振動すると、感光ドラム１０１０に速度変動が生じる。そして、出力画像の主走査方向、副走査方向に画像ムラが生じるという問題が発生する。
【００１１】
感光ドラムが振動数ｆｓ［Ｈｚ］で振動した場合、出力画像の副走査方向に発生する濃度ムラの空間周波数Ｆ［ラインペア／ｍｍ］は次の式１で表現される。
【数１】
2007025610.tif 000003
ここで、νｄはシリンダ表面の回転方向への速度［ｍｍ／ｓｅｃ］である。
【００１２】
画像の可視感度と空間周波数との関係は、空間周波数０．２〜２．０［ラインペア／ｍｍ］の範囲での濃度変化が最も人間の目につきやすいとされている。式１からシリンダ表面の速度が高まるほど空間周波数は低下する。従って、空間周波数を低下させないためには、感光ドラムの固有振動数を高くする必要がある。
【００１３】
感光ドラムの固有振動数を高めるためには、感光ドラムの両端部に設けられたフランジを工夫し感光ドラムの支持条件を変えるか、あるいはシリンダの内部に補強部材を設けるかによって実現できる。例えば、特許文献１に開示された構成では、感光ドラム両端に取り付けられたフランジを、感光ドラム端部にある外部フレームと感光ドラム内部にある内部フレームとを有する中空の円柱状に形成する。そして、内部フレームで軸に支持させ、感光ドラムの全長より短い距離で感光ドラムを支持して剛性を高めるか、あるいはシリンダの内壁に補強部材を均等に設ける。そうすることにより、感光ドラムの固有振動数を高めるようにしている。
【特許文献１】特開平１０−２２２０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、ステイ部材１００４を有する感光ドラム１０１０では、構成する部材が増えることで、ステイ部材１００４を有さない感光ドラムの固有振動数に加えて、それよりも低い周波数帯に新たな固有振動数が発生することが判明した。
【００１５】
図２１に感光ドラム１０１０の固有振動数を数値的に捉えるため、伝達関数の測定例を示す。測定はＦＦＴアナライザにインパクト加振ハンマの出力と、シリンダ１００１の長
手方向の中央に回転方向の加速度変動が測定できるように取り付けた圧電型ピックアップセンサの出力を接続した。そして、それぞれのフーリエスペクトルの比を求める方法で行った。
なお、各測定器のメーカは以下のものを使用した。
ＦＦＴアナライザ‥株式会社小野測器製  ＤＳ−２０００シリーズ  Ｇｒａｄｕｏ。
インパクト加振ハンマ‥株式会社東陽テクニカ製  Ｏ８６ＣＯ３型。
圧電型ピックアップセンサ‥株式会社小野測器製  ＮＰ−３２１０。
【００１６】
図２１の点線（ａ）はステイ部材を有さない感光ドラムの測定結果であり、固有振動数は１３３８Ｈｚにあるのみである。図２１の実線（ｂ）は従来のステイ部材１００４を有する感光ドラム１０１０の測定結果であり、４００Ｈｚから５００Ｈｚの周波数領域に固有振動数がある。そして、空間周波数が０．２〜２［ラインペア／ｍｍ］の範囲での濃度変化が最も目につきやすい。また、感光ドラムの回転速度が２００［ｍｍ／ｓｅｃ］以上の高速での画像出力が可能な画像形成装置がある。以上のことを考え合わせると、この周波数領域の速度変動を回避しなければならない。
【００１７】
４００Ｈｚから５００Ｈｚの周波数領域に発生した固有振動数では、ステイ部材１００４は曲げ一次モードの振動を起こす。そして、この振動が感光ドラム１０１０の両端部を介してシリンダ１００１の表面に伝達した結果、感光ドラム１０１０が４００Ｈｚから５００Ｈｚの周波数領域に固有振動数を持つ。
【００１８】
感光ドラムに低い固有振動数がある場合、衝撃力が感光ドラムに働くと、ステイ部材が固有モード振動数で振動し、この振動成分が感光ドラムの両端部を介してシリンダ表面に伝達してしまう。そして、感光ドラムにステイ部材の低い固有モード振動数での速度変動が生じるため、出力画像に人間の目につきやすいムラが発生してしまう。ここで、感光ドラムに働く衝撃力としては、以下のものがある。
・  画像形成装置において画像形成を行うため搬送された記録媒体の先端が、感光ドラム上に担持されたトナー画像の転写が行われる転写装置に突入する際に発生する衝撃力（用紙突入ショック）。
・  複数の現像器を着脱可能な、ロータリを有する画像形成装置において、ロータリが停止する際に発生する衝撃力（ロータリショック）等がある。
【００１９】
従来の感光ドラムの固有振動数を高めるいずれの手段を用いたとしても、ステイ部材１００４の曲げモード振動の振動数を高めることはできない。そのため、ステイ部材１００４のモード振動の伝達によって発生する感光ドラムの固有振動数を高めることはできない。
【００２０】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、画像形成装置に使用される感光ドラムの振動起因の画像不良を防止し、画像品質を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
静電潜像が形成されるシリンダと、
前記シリンダの内部に配設された発熱体と、
前記発熱体を制御する制御手段と、
前記シリンダの回転軸方向両端にわたって設けられ、前記制御手段を保持するステイ部材と、
を備え、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に用いられる感光ドラムにおいて、
前記シリンダの回転軸線に対して略垂直方向における、前記ステイ部材の断面は、中空
形状であることを特徴とする。
【００２２】
画像形成装置にあっては、上記記載の感光ドラムを少なくとも１つ備え、記録媒体に画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、画像形成装置に使用される感光ドラムの振動起因の画像不良を防止し、画像品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２５】
本実施の形態では、感光ドラムの長手方向の一端と他端を連結するステイ部材を有する前記感光ドラムにおいて、前記ステイ部材を感光ドラムの両端部で支持された梁とみなしている。そして、梁の曲げモード振動の式を用いて、前記ステイ部材の前記感光ドラムの長手方向に垂直な断面を、断面二次モーメントの高まる形状にすることにより、前記ステイ部材の固有振動数を高めている。更に、前記ステイ部材の感光ドラム両端との連結するために設けた締結部の位置を適切に設けている。それにより、前記ステイ部材と前記感光ドラムの両端部との連結状態が強固になり、前記感光ドラムの固有振動数が高まり、前記感光ドラムの振動による画像不良をなくし、画像品質を向上させるものである。
【実施例１】
【００２６】
以下に本発明の実施例１を説明する。
【００２７】
図７は、本発明の実施例１に係る電子写真方式を利用した画像形成装置を示す概略断面図である。
【００２８】
図７に示した画像形成装置１において、コピー開始信号が入力されると感光ドラム１０の表面が帯電装置８により所定の電位になるように一様に帯電される。一様に帯電された感光ドラム１０の表面に成膜されている感光層は、露光装置２が発する画像情報を含む光を受けて物性変化を引き起こし、感光ドラム１０の表面上に静電潜像を形成する。
【００２９】
次に静電潜像は、トナー粒子を収容した現像装置３、回転現像装置４からトナー粒子を転移され顕像化され、感光ドラム１０上にトナー像を得る。
【００３０】
このようにして、感光ドラム１０上に形成されたトナー像は、転写装置５によって記録媒体上に静電転写される。その後、記録媒体は、静電分離されて定着装置６へと搬送され、熱定着されて画像が出力される。
【００３１】
図１は、本実施例に係る、ステイ部材を有する感光ドラム１０の概略構成を示している。
【００３２】
シリンダ１０１はアルミニウム母材からなり、シリンダ１０１の外周表面には感光層としてアモルファスシリコンが成膜されている。シリンダ１０１の両端部に端部部材としての前フランジ１０２，後フランジ１０３を嵌合している。そして、フランジ１０２，１０３間にステイ部材１０４を挟み込み、ビスによりフランジ１０２，１０３とステイ部材１０４とは締結され、固定される。シリンダ１０１の内周面には発熱体１０５が巻かれており、発熱体１０５を制御する制御手段としての制御基板１０６はステイ部材１０４上に保持される。
【００３３】
図２は、本実施例のステイ部材１０４の概略構成を説明するための図である。
【００３４】
図２に示すように、ステイ部材１０４は３つの同一な板厚１．２ｍｍの鉄板により形成されたステイ構成部材１２０を互いにビスで締結したものである。ステイ構成部材１２０の長手方向（感光ドラム１０またはシリンダ１０１の軸方向）の両端にはそれぞれフランジ１０２，１０３を有する。ステイ構成部材１２０は、そしてフランジ１０２，１０３と締結される際に用いられる締結部としての連結用ビス穴１２１と、フランジ１０２，１０３に突き当たる当接部１２２を有する。ステイ部材１０４は、長手方向全域に渡って断面略正三角形の中空部を有している。
【００３５】
図３は、ステイ部材１０４の端面を示す図である。
【００３６】
発熱体１０５の制御基板１０６には保持部材１０７が取り付けられ、保持部材１０７をステイ部材１０４に取り付けることによって、制御基板１０６はステイ部材１０４上に保持される。
【００３７】
ステイ構成部材１２０により形成されたステイ部材１０４は、感光ドラム１０の両端のフランジ１０２，１０３とビスにより各々３点締結されると、ステイ部材１０４の断面形状の重心Ｇと感光ドラム１０の回転中心Ｏとが一致する。また、連結用ビス穴１２１は感光ドラム１０の回転軸を中心とした同一の円上において、周方向に均等に配置されるようになる。
【００３８】
図４は、本実施例で用いた感光ドラム１０の伝達関数を、従来のステイ部材１００４を有する感光ドラム１０１０を測定したときと同様な方法で測定した結果を示している。図４において、（ｂ）は従来のステイ部材、（ｃ）は本実施例のステイ部材を用いた場合の結果を示している。
【００３９】
本実施例のステイ部材１０４を有する感光ドラム１０のシリンダ１０１表面の固有振動数は８５７［Ｈｚ］であり、従来のステイ部材１００４を有する感光ドラム１０１０と比較すると約２倍の固有振動数になっている。そのため、本実施例において、感光ドラム１０に伝達する振動や衝撃力が発生しても、人間の目につきやすい空間周波数のムラのない良質な画像を出力することができる。
【００４０】
感光ドラム１０の固有振動数が高まったのは、本実施例で示したステイ部材１０４の断面形状と、ステイ部材１０４と感光ドラム１０の両端との締結部が適切に設けられていたためである。
【００４１】
ステイ部材１０４は、感光ドラム１０の両端からビスの締結力により連結状態を保っており、両端部を支持された梁とみなすことができる。したがって、梁のモード振動の振動数を求める式を用いて、ステイ部材のモード振動数を高める構成を考えることで、感光ドラム表面に伝達する振動数を高めることが可能である。
【００４２】
ここで、両端支持梁の曲げ一次モードの振動数ｆｓは次の式２で表現される。
【数２】
2007025610.tif 000004
式２中のＥは材料の縦弾性係数、Ｉは断面二次モーメント、ｌは梁の長手方向寸法、ρは単位体積当たりの質量、Ａは断面積である。ステイ部材の曲げ一次モードの振動数を高めるには、断面二次モーメントＩを大きくすることで実現できる。
【００４３】
断面二次モーメントＩはステイ部材の断面の重心を通る基準軸からの距離の自乗を面積分することで与えられる。断面積を増大させることでも、断面二次モーメントを高めることが可能な場合もある。しかし、式２から、断面積の増大は振動数低下の要因ともなる。従って、断面積を増大させるだけでは、ステイ部材の曲げ一次モードの振動数を高まるとは限らない。またステイ部材の断面積の増大に伴い、感光ドラムの質量も増大し、感光ドラムの駆動トルクを高めることにもつながる。
【００４４】
従って、ステイ部材の曲げ一次モードの振動数を高めるには、断面積に対する断面二次モーメント（以下、断面二次モーメントという。）の比率を大きくする必要がある。断面二次モーメントの比率を大きくするには、ステイ部材の断面の重心を通る基準軸からより遠い距離に広い断面積を有する断面形状にすることで達成される。
【００４５】
重心付近の断面積は基準軸からの距離が短いため、断面二次モーメントの比率が小さい。
【００４６】
本実施例で用いたステイ部材１０４において、シリンダ１０１の回転軸に対して略垂直方向の断面は中空であり、ステイ部材１０４の重心付近には断面積を持たない。従って、ステイ部材１０４の質量を増大させることなく、断面二次モーメントの比率を効果的に高め、ステイ部材１０４の曲げ一次モードの振動数を高めることができる。
【００４７】
また、ステイ部材断面の重心周りの断面積の分布に偏りがあると、断面の重心を通る任意の基準軸から計算される断面二次モーメントの変動が大きくなり、ステイ部材の曲げ一次モードの振動数が２つに分かれてしまう。図２１に示した従来のステイ部材１００４を有する感光ドラム１０１０の振動測定結果においても、２つの固有振動数に分かれてしまっていることが分かる。
【００４８】
最小の固有振動数を高めるには方向によらず高い断面二次モーメントを保つ断面形状が必要となり、また断面積を増大させずに効果的に固有振動数を高めるには、断面二次モーメントが方向によらず差が少ない断面形状にする必要がある。
【００４９】
本実施例で用いたステイ部材１０４の断面（シリンダ１０１の回転軸に対して略垂直方向の断面）は、断面の重心を中心に３６０度未満回転させたとき、２回は０度のとき（回転前）と同一な形状となっている。そして、断面の重心周りの断面積の分布が均等になり、方向による断面二次モーメントの変動が少なく、ステイ部材の曲げ一次モードの振動数を高く保つことができる。
【００５０】
また、外部入力の方向によらず一定の振動数での振動を発生する断面でもあるため、断面二次モーメントを効果的に高めることができる。
【００５１】
ステイ部材の感光ドラム両端との連結状態を強固にすると、ステイ部材は両端支持梁の
端部での変位勾配が規制されることにより、両端固定梁の状態に近づく。両端固定梁は端部での変位勾配を拘束し、曲げ一次モードの振動数は、端部での変位勾配を拘束しない両端支持梁の曲げ一次モードの振動数より高い。従って、ステイ部材と感光ドラム両端との連結部での締結力を強固にすることで、ステイ部材の曲げ一次モードの振動数を高めることができる。
【００５２】
従来のステイ部材１００４においても、締結部の数を増加させることにより連結条件をより強固にすることにより、曲げ一次モードの振動数を高めることができる。しかし、本実施例のように、全ての方向に対して断面二次モーメントの差が小さい断面形状のステイ部材１０４においては、締結部を同一直線上に配置しないようにすると良い。締結部が同一直線上に設けられた場合、その直線方向に対して強固に連結され、その直線方向へのステイ部材の曲げモードの振動数が高まる。しかし、その直線の垂直方向に対しては、直線方向と比較すると連結力を強固にする効果が低くなる。締結部を同一直線上に配置しないことで、全ての方向への曲げ一次モード振動の振動数を高く保つことができる。また、締結部が２箇所では必ず締結部は同一直線上になるため、全ての方向へのモード振動の振動数を高くするには少なくとも３点以上の締結部が必要となる。
【００５３】
本実施例で、ステイ部材１０４と感光ドラム１０の長手方向の両端に設けられた前フランジ１０２，後フランジ１０３との締結部（連結用ビス穴１２１）は、感光ドラム１０の回転軸を中心とした同一円上に３点均等に設けられている。そのため、ステイ部材１０４とフランジ１０２，１０３との間の連結力が高まり、ステイ部材１０４の両端部付近の変位勾配は規制される。そして、ステイ部材１０４の端部の連結条件がより両端支持から両端固定に近づき、ステイ部材１０４の曲げ一次モードの振動数を高めている。
【００５４】
感光ドラム１０を回転させるための駆動トルクは、前フランジ１０２から締結部を介してステイ部材１０４に伝達される。ここで、図５は、締結部にかかる力を説明するための図である。図５において、感光ドラム１０は反時計方向へ回転する場合、ステイ部材１０４に設けられた連結用ビス穴１２１には、各々矢印の方向にＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の駆動トルクがかかる。
【００５５】
本実施例のステイ部材１０４の連結用ビス穴１２１は感光ドラム１０の回転中心Ｏを中心とした同一円上になるため、回転軸中心から各締結部までの距離が等しく、各締結部には均一な力がかかる。従って、長時間回転した後の駆動トルクの伝達に伴うビスの緩みが各締結部で等しく、各締結部の締結力の低下は均等になる。そして、ステイ部材１０４のフランジ１０２，１０３との締結力を常に均等に保つことができる。さらに、一定の方向への締結力の低下によって発生するステイ部材１０４の曲げ一次モードの振動数の低下を防止することができる。
【００５６】
また、ステイ部材１０４は連結用ビス穴１２１でビスにより感光ドラム１０の両端に設けられたフランジ側に引っ張られ、連結される。本実施例の締結部を結んだ線分は正三角形を形成し、正三角形の重心とステイ部材１０４の断面の重心Ｇは一致している。ビスによる締結力は、ステイ部材１０４の断面の重心Ｇで釣り合い、ステイ部材１０４の断面の重心Ｇを中心とした全方向に均一な力でフランジ１０２，１０３側に引っ張られる。そのため、ステイ部材１０４とフランジ１０２，１０３との連結状態を安定させ、ステイ部材１０４の曲げ一次モードの振動数の低下を防止することができる。
【００５７】
感光ドラム１０の回転に伴い、ステイ部材１０４に加わる重力による回転駆動力は変化し、所定の速度で感光ドラム１０を回転させる駆動力に変動が生じる。感光ドラムの駆動トルクの変動は回転ムラの原因となる。そのため、感光ドラムにかかる重力による回転駆動力の変動は最小限に抑制されることが望まれる。本実施例においては、感光ドラムの重
心と回転軸の中心を略一致させる。それにより、ステイ部材の断面の断面積を、回転軸を中心として釣り合いがとれるようにすることができる。よって、感光ドラムにかかる重力による回転駆動力の変動を抑制することができる。
【００５８】
断面の重心を中心にして３６０度未満回転させた場合、２回は０度のときと同じ形状になる断面を持つ本実施例のステイ部材１０４においては、重力による感光ドラム１０の回転方向にかかる分力の総和がゼロとなる。本実施例で示したステイ部材１０４の形状の利点を、図６を用いて説明する。
【００５９】
図６は、感光ドラムにかかる重力による回転力を説明するための図である。ステイ部材１０４は３つの同一なステイ構成部材１２０により構成されている。それを利用し、ステイ構成部材１２０の重心に各々等しい重力が働いているとみなすことができる。
【００６０】
３つのステイ構成部材１２０に加わる重力を各々ｍｇ１，ｍｇ２，ｍｇ３で示し、各々のステイ構成部材１２０にかかる重力の感光ドラム１０の回転方向への分力を各々ｇ１，ｇ２，ｇ３で示した。ｇ１とｇ２は感光ドラム１０の回転する方向に、ｇ３は感光ドラム１０の回転方向とは逆方向に働く。感光ドラム１０の回転方向を正にとった場合のステイ部材１０４にかかる重力による回転駆動力は常に釣り合い、重力による回転駆動力の変動が発生しない。そのため、感光ドラム１０の回転ムラのない安定した駆動が可能となっている。
【００６１】
なお、本実施例のようにステイ部材１０４の断面が多角形、特に角数の少ない三角形や四角形であるとステイ部材が広い平面を有するようになり、発熱体１０５の制御基板１０６の支持が容易である。また、ステイ部材１０４は感光ドラム１０の回転の中心周りに大きな中空部を有している。そのため、感光ドラム１０を回転駆動させる駆動軸が、感光ドラム１０を貫通する構成の画像形成装置にも適用することが可能である。またステイ部材１０４の断面により発熱体１０５の制御基板１０６は駆動軸と隔離される。そのため、制御基板１０６を駆動軸に接触することから保護することができるため、システム全体の信頼性を向上させることができる。
【実施例２】
【００６２】
図８は本発明の実施例２の感光ドラム２１０に用いられたステイ部材２０４の構成を示す図、図９は本実施例の感光ドラム２１０の構成を示す図である。また、図１０は図８に示したステイ部材２０４の一端の詳細図、図１１は本実施例の発熱体２０５を保持するための構成を示している。なお、本実施例に係る画像形成装置は、上述した実施例１に係る画像形成装置と同様の構成であり、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６３】
本実施例におけるステイ部材２０４を構成する第１部材としてのステイ構成部材２２３は円筒状である。ステイ構成部材２２３の両端には、端部部材としてのフランジ２０２，２０３と連結するための締結部としての連結用ビス穴２２１が前後２箇所ずつ設けられたステイ補助部材２２４が嵌合される。ステイ構成部材２２３のステイ補助部材２２４と嵌合される位置に平面部２２９が設けられている。そして、フランジ２０２からステイ補助部材２２４に伝達された駆動力をステイ構成部材２２３に伝達するようになっている。また、ステイ構成部材２２３には止め輪２２６を取り付けるための溝部２３０が設けられており、ステイ構成部材２２３にステイ補助部材２２４を嵌合する。その後、止め輪２２６が取り付けられ、ステイ補助部材２２４がステイ構成部材２２３から脱落しないようになっている。
【００６４】
フランジ２０２，２０３は感光ドラム２１０の両端部の外側からビス２２７によりステ
イ補助部材２２４と締結される。ステイ補助部材２２４はビス２２７の締結力により外側に引っぱられる。しかし、止め輪２２６によって位置が決まり、ステイ構成部材２２３の両端部より外側に出ることはなく、ステイ構成部材２２３の両端部がフランジ２０２，２０３と接触するようになっている。
【００６５】
シリンダ２０１はアルミニウム母材からなり、シリンダ２０１の外周表面には感光層としてアモルファスシリコンが成膜されている。シリンダ２０１の両端部にフランジ２０２，２０３を嵌合する。そして、両フランジ２０２，２０３間にステイ部材２０４を挟み込みビスによりフランジ２０２，２０３とステイ部材２０４とは締結され、固定される。ステイ部材２０４が感光ドラム２１０の両端と連結されると、ステイ部材の断面の重心とシリンダ２０１の中心軸が一致する。
【００６６】
図１２は、従来のステイ部材１００４を組み込んだ感光ドラム１０１０と、本実施例のステイ部材２０４を組み込んだ感光ドラム２１０の伝達関数を示している。ステイ部材２０４を有する感光ドラム２１０の固有振動数は６９２［Ｈｚ］であり、従来の感光ドラム１０１０と比較すると高くなっている。
【００６７】
ステイ部材２０４の断面において、ステイ部材２０４の断面の重心付近は中空になっており、ステイ部材２０４の断面二次モーメントを効果的に高められている。また、ステイ部材２０４の断面は円筒状であり、断面の重心周りの断面積の分布が均一で、発生する曲げ一次モードの振動数が大小に分かれることなく効果的に断面二次モーメントを高めることができている。
【００６８】
ステイ部材２０４の断面の重心と回転軸の中心とが一致するように、ステイ部材２０４は感光ドラム２１０の両端と連結されている。そして、ステイ部材２０４が円筒状であるため、感光ドラム２１０に働く重力による駆動トルクの変動がなく、感光ドラム２１０の安定した駆動が可能となっている。
【００６９】
ステイ部材２０４を用いた感光ドラム２１０における、発熱体制御基板の保持方法を、図１１を用いて説明する。図１１において、Ｌ１は発熱体２０５を制御する制御手段としての制御基板２０６の長手方向寸法、Ｌ２はステイ部材２０４の長手方向寸法である。また、発熱体２０５の制御基板２０６の中心位置とステイ部材２０４の長手方向寸法の中心位置をそれぞれＭ１，Ｍ２で示している。そして、ステイ部材２０４の長手方向（感光ドラム２１０またはシリンダ２０１の軸方向）の位置において、中心位置Ｍ１，Ｍ２は重なっている。すなわち、中心位置Ｍ１，Ｍ２間を結ぶ直線は感光ドラム２１０またはシリンダ２０１の軸に略直交する。制御基板２０６を支持固定する第２部材としての制御基板保持部材２２８を円筒型のステイ構成部材２２３と嵌合するように設けている。そして、制御基板２０６の長手方向寸法の中心位置Ｍ１とステイ部材２０４の長手方向寸法の中心位置Ｍ２を合わせるようにして、発熱体２０５の制御基板２０６を保持する。
【００７０】
ステイ部材２０４が曲げ一次モードの振動を発生する場合、ステイ部材２０４の長手方向の中心位置Ｍ２とステイ部材の長手方向の両端部以外では変位勾配がある。それは、ステイ部材２０４の長手方向の両端部でのフランジ２０２，２０３との連結条件に拘らない。
【００７１】
ステイ構成部材２２３に制御基板保持部材２２８を嵌合させることにより、嵌合させる位置でのステイ構成部材２２３の変位勾配を拘束することにより、振動変位を抑制することができる。制御基板保持部材をステイ構成部材に嵌合させる２箇所での変位勾配の差が大きいほど、振動変位を抑制する効果が大きい。本実施例では確実にステイ部材２０４の変位勾配に差が生じる位置に設けるようにした。すなわち、ステイ部材２０４の長手方向
寸法の中心位置Ｍ２を中心に等しい距離に２箇所、制御基板保持部材２２８を設けた。しかし、制御基板保持部材をステイ構成部材２２３に嵌合させる２箇所での変位勾配に差があれば、振動変位を抑制する効果があるため、制御基板保持部材２２８の位置を変えても良い。
【実施例３】
【００７２】
図１３は本発明の実施例３のステイ部材３０４の構成を示している。なお、本実施例に係る画像形成装置は、上述した実施例１に係る画像形成装置と同様の構成である。そして、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７３】
本実施例のステイ部材３０４は、図１３に示すように、２つの同一な鉄板を加工したステイ構成部材３２０で構成されている。ステイ部材３０４と感光ドラム３１０の両端部との締結は前後２箇所ずつで行われている。そして、ステイ部材構成３２０にはフランジ３０２，３０３と締結されるための締結部としての連結用ビス穴３２１が設けられている。発熱体３０５を制御する制御手段としての制御基板３０６は保持部材３２４により保持され、保持部材３２４をステイ構成部材３２０に取り付けることにより、ステイ部材３０４の内部に保持されるようになっている。
【００７４】
図１４はステイ部材３０４を有する感光ドラム３１０の構成を示す図である。
【００７５】
シリンダ３０１はアルミニウム母材からなり、シリンダ３０１の外周表面には感光層としてアモルファスシリコンが成膜されている。シリンダ３０１の両端部に端部部材としてのフランジ３０２，３０３を嵌合している。そして、フランジ３０２，３０３の間にステイ部材３０４を挟み込みビスによりフランジ３０２，３０３とステイ部材３０４とは締結され、固定される。発熱体３０５はシリンダ３０１の内周面に巻かれている。
【００７６】
図１５はステイ部材３０４の端面を示す図である。
【００７７】
図１５において、Ｇはステイ部材３０４断面の重心、Ｏはシリンダ３０１の回転軸の中心であり、ＧとＯは一致している。ステイ部材３０４の断面二次モーメントが最大になる基準軸をＫ、最小になる基準軸をＪで示している。
【００７８】
本実施例のステイ部材３０４の断面は中空部を有しており、ステイ部材３０４の断面の重心Ｇ付近に断面積を持たない。そのため、断面二次モーメントが高められ、ステイ部材３０４の断面二次モーメントを高め、曲げ一次モードの振動数を効果的に高めることができる。また、ステイ部材３０４の断面は、断面の重心を中心として３６０度未満回転させたとき１回同一となる形状になっている。そして、重心周りの断面積が均等になっており、方向によらず高い断面二次モーメントを保つことができる。
【００７９】
また、ステイ部材３０４の連結用ビス穴３２１はフランジ３０２，３０３と連結されると、シリンダ３０１の回転軸の中心Ｏから等距離に配置されるようになり、長期間使用による締結力の低下を防止することができる。ステイ部材３０４の重心Ｇと、シリンダ３０１の中心Ｏが一致している。それにより、感光ドラム３１０にかかる重力による回転力が、感光ドラム３１０の回転方向と逆回転方向で釣り合い、駆動トルクの変動をなくすことができる。
【００８０】
本実施例のステイ部材３０４は、基準軸をＪとした場合に断面二次モーメントが最小になる。従って、ステイ部材３０４は基準軸Ｊに対して垂直方向であるｊ方向へ最小の振動数での振動を発生する。ステイ部材３０４はフランジ３０２，３０３と連結されるために使用する連結用ビス穴３２１を結んだ直線方向Ｈに強固に連結され、Ｈ方向へのステイ部
材３０４の振動数は高まる。
【００８１】
本実施例におけるステイ部材３０４の最小の振動数での振動を発生するｊ方向と、ステイ部材３０４の強固に連結される方向Ｈとが略一致している。そのため、連結状態にあるステイ部材３０４の最小となる固有振動数を高めることができる。本実施例のように、Ｈ方向とｊ方向とを一致させるのが最適だが、Ｈ方向とｊ方向が３０度程度ずれていても、ほぼ同等な効果がある。
【００８２】
また、本実施例のステイ部材３０４では発熱体３０５の制御基板３０６をステイ部材の中空部に保持している。そのため、発熱体３０５が発する熱から発熱体の制御基板３０６を保護する効果があり、システム全体の信頼性を向上させることができる。
【００８３】
以上説明したように、実施例１〜３に基づいて説明した本実施の形態によれば以下のようになる。感光ドラムが、感光ドラム（感光ドラム１０，２１０，３１０に相当）の長手方向の両端を連結するステイ部材（ステイ部材１０４，２０４，３０４に相当）を有する。そして、前記ステイ部材の断面を中空形状にすることにより、前記ステイ部材の断面二次モーメントの割合を高くすることができる。そのため、前記感光ドラムの質量を増大させることなく、断面二次モーメントを効果的に増大させ、感光ドラムの固有振動数を高めることができる。
【００８４】
また、前記ステイ部材の断面を、断面の重心を中心に３６０度未満回転させる。そうしたとき、少なくとも１回は０度のときと略同一になる形状にすることにより、断面積を断面の重心周りに均一に分布させ、外部入力の方向によらず断面二次モーメントを高めることができる。
【００８５】
また、前記ステイ部材と前記感光ドラムの一端および他端との締結部を各々３箇所以上設ける。それにより、前記ステイ部材と前記感光ドラム両端との連結部の締結力が高まる。そして、また３箇所の締結部を同一直線上に配置しないようにすることにより、ステイ部材の曲げ一次モードの振動数を方向によらず高めることができる。そのため、前記ステイ部材が持つ曲げ一次モードの振動数を高く保ち、感光ドラムの固有振動数を高く保つことができる。
【００８６】
また、前記ステイ部材と前記感光ドラムの一端および他端との締結部を各々２箇所設け、締結部を結んだ直線方向と前記ステイ部材の最小振動数での振動を発生する方向とを一致させる。それにより、前記ステイ部材は、前記ステイ部材の最小振動数での振動を発生する方向に対して強固に連結される。そして、前記ステイ部材の曲げ一次モードの振動数を高く保ち、感光ドラムの固有振動数を高く保つことができる。
【００８７】
また、前記ステイ部材と前記感光ドラム両端とを連結させるために設けられる締結部（連結用ビス穴１２１，２２１，３２１に相当）を、前記感光ドラムの回転軸線を中心とした同一円上に設ける。それにより、前記ステイ部材と前記感光ドラム両端との締結部にかかるトルクが均一になる。そのため、長期間使用した際に各締結部の締結力の低下も均等になり、前記ステイ部材と前記感光ドラムの両端部との連結状態を安定させることができる。そして、締結力のバランスが悪くなることによるステイ部材の曲げ一次モードの振動数の低下を防止し、感光ドラムの固有振動数を高く保つことができる。
【００８８】
また、ステイ部材と感光ドラム両端とを連結させるために設けられた締結部を結んだ線分が略正多角形を形成し、前記ステイ部材の断面の重心と締結部を結んだ線分が形成する図形の重心を略一致させる。それにより、前記ステイ部材の断面の重心が、締結力の釣り合う点となるため、前記ステイ部材と前記感光ドラム両端との連結条件が安定する。そし
て、ステイ部材の曲げ一次モードの振動数の低下を防止し、感光ドラムの固有振動数を高く保つことができる。
【００８９】
また、ステイ部材の断面の重心と、感光ドラムの回転軸の中心とが一致するように、締結部が設けられている。そのため、ステイ部材の曲げモードの振動数を高めた上で、感光ドラムにかかる重力による駆動トルクの変動を小さくし、感光ドラムの速度変動を抑制することができる。
【００９０】
また、画像形成装置に、本実施の形態に係る感光ドラムを少なくとも１つ使用することにより、感光ドラムに外部入力として働く振動や衝撃力により生ずる感光ドラムの振動の振動数を高められる。そのため、感光ドラムの振動起因により生ずる出力画像の人間の目につきやすい空間周波数のムラの発生を防止することができ、画像品質を著しく向上した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施例１の感光ドラムの概略構成図。
【図２】実施例１のステイ部材の概略構成図。
【図３】実施例１のステイ部材の端部詳細図。
【図４】実施例１の感光ドラム振動測定結果を示す図。
【図５】締結部にかかる力を説明する図。
【図６】感光ドラムにかかる重力による回転力を説明する図。
【図７】画像形成装置の概略構成図。
【図８】実施例２のステイ部材の概略構成図。
【図９】実施例２の感光ドラムの概略構成図。
【図１０】実施例２の感光ドラムの端部詳細図。
【図１１】実施例２の制御基板保持方法を示す図。
【図１２】実施例２の感光ドラム振動測定結果を示す図。
【図１３】実施例３のステイ部材の概略構成図。
【図１４】実施例３の感光ドラムの概略構成図。
【図１５】実施例３のステイ部材の端部詳細図。
【図１６】従来の感光ドラムの概略構成図。
【図１７】従来の感光ドラムの概略断面図。
【図１８】従来の、画像形成装置内での感光ドラムを示す図。
【図１９】従来の、画像形成装置内での感光ドラムの前端の詳細図。
【図２０】従来の、画像形成装置内での感光ドラムの後端の詳細図。
【図２１】従来の感光ドラム振動測定結果を示す図。
【符号の説明】
【００９２】
１０，２１０，３１０  感光ドラム
１０１，２０１，３０１  シリンダ
１０４，２０４，３０４  ステイ部材
１０５，２０５，３０５  発熱体
１０６，２０６，３０６  制御基板
１２１，２２１，３２１  連結用ビス穴
Ｇ  ステイ部材の断面の重心
Ｏ  感光ドラムの回転軸の中心
【図１】
2007025610.tif 000005
【図２】
2007025610.tif 000006
【図３】
2007025610.tif 000007
【図４】
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【図５】
2007025610.tif 000009
【図６】
2007025610.tif 000010
【図７】
2007025610.tif 000011
【図８】
2007025610.tif 000012
【図９】
2007025610.tif 000013
【図１０】
2007025610.tif 000014
【図１１】
2007025610.tif 000015
【図１２】
2007025610.tif 000016
【図１３】
2007025610.tif 000017
【図１４】
2007025610.tif 000018
【図１５】
2007025610.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2007025610.tif 000023
【図２０】
2007025610.tif 000024
【図２１】
2007025610.tif 000025